一種基于TMS320F2812的實時多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方法的研究

1、jdNbk論文發(fā)表專家一駆駆中國學(xué)木期刊網(wǎng)中國學(xué)木期刊網(wǎng).q i kanwangPnel一種基于TMS320F2812 勺實時多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方法的研究摘要：本文提出了基于tms320f2812設(shè)計實時多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件的一種設(shè)計方法，即綜合利用tms320f2812的中斷系統(tǒng)、cpu定 時器及程序切割法，將控制系統(tǒng)中實時性要求相對較低、執(zhí)行周期 相對較長的子程序切割為幾部分合理有序的安排在cpu空閑時間段執(zhí)行，保障關(guān)鍵子任務(wù)的實時性。本方法已在某型微型燃機控制系 統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用。關(guān)鍵詞：實時多任務(wù)控制系統(tǒng)tms320f2812中斷 定時器 程序切割法中圖分類號：tn 79文獻標(biāo)識碼

2、：a文章編號:1007-9416(2011)12-0137-02控制系統(tǒng)一般需要并行執(zhí)行多個子任務(wù)，如模擬量數(shù)據(jù)采集、開 關(guān)量輸入掃描、數(shù)據(jù)存儲、pid控制計算、模擬量輸出、開關(guān)量輸 出、串口通訊等。對于單核處理器來說，同時執(zhí)行多個子任務(wù)是不 可能的，只能是以極快的速度按照任務(wù)的輕重緩急順序完成各個子 任務(wù)，使其看起來像是同時在執(zhí)行。對于不同的子任務(wù)有著不同的實時性要求。對于某型微型燃機控 制系統(tǒng)來說，其pid控制子程序要求20ms調(diào)用1次，而串口通訊 子程序，則要求500ms才調(diào)用1次，但調(diào)用1次其執(zhí)行的時間卻大 于實時性要求較高的pid控制子程序的調(diào)用周期20ms即一旦開始 執(zhí)行串口通訊子

3、程序，pid控制子程序?qū)o法按要求的時間間隔被醫(yī)一論文發(fā)袤專家一J中國黠斛網(wǎng)中國黠斛網(wǎng)fwww.qikanwang. nel調(diào)用執(zhí)行對于一個實時多任務(wù)控制系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)子任務(wù)不同的實時性要求來調(diào)用各個子程序，使其即使在最惡劣的情況下也能夠被 實時執(zhí)行。所謂實時，是指信號的輸入、計算、存儲和輸出都要在一定的時 間范圍內(nèi)完成，亦即計算機對輸入信息，以足夠快的速度進行控制，超出了這個時間，就失去了控制的時機，控制也就失去了意義1。所謂多任務(wù)，是指控制系統(tǒng)需要并行執(zhí)行多項工作。如何使長執(zhí)行周期的子程序（如串口通訊）得到完整執(zhí)行，又能 保證高實時性的子程序（如pid控制）被及時調(diào)用，這是設(shè)計實時 多任務(wù)控

4、制系統(tǒng)軟件的一個關(guān)鍵問題。tms320f2812是一款用于控制的高性能、多功能、高性價比的32位定點dsp芯片，最高可在150mhz主頻下工作。tms320f2812片內(nèi) 集成眾多資源，并一改傳統(tǒng)的馮諾依曼結(jié)構(gòu)，采用了先進的哈佛 總線結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍2。tms320f2812的高性能 使其在處理速度、精度方面要求高的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?；趖ms320f2812設(shè)計實時多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件，綜合利用其3級中斷系統(tǒng)、片內(nèi)32位cpu定時器以及ti專為定點處理器設(shè)計的 快速浮點運算函數(shù)庫iqmath,使用以程序切割為核心的程序設(shè)計方 法設(shè)計實時控制程序，能夠開發(fā)出滿足某型微型燃機控制

5、要求的實 時多任務(wù)控制系統(tǒng)軟件。1、中斷系統(tǒng)在實時多任務(wù)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 論文發(fā)表專家一J中國學(xué)木期刊中國學(xué)木期刊網(wǎng)網(wǎng)Pwwvv .q ikanwang .net中斷的靈活使用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)最高級別實時子程序的調(diào)用，而且 合理的中斷安排可以提高事件執(zhí)行效率。tms320f2812的中斷系統(tǒng)為3級中斷，分別為外設(shè)級、pie級以 及cpu級，如圖1所示。對于某一個具體的外設(shè)中斷請求，任意一 級的不許可，cpu最終都不會執(zhí)行該外設(shè)中斷3。在微型燃機控制系統(tǒng)中，故障報警、緊急停機等緊急事件可以利 用中斷觸發(fā)其相應(yīng)的處理程序被立即執(zhí)行，滿足其對實時性的最高 要求。2、程序切割法正如引言中所提到的，一旦長執(zhí)行時間的子程序被主程序調(diào)用，調(diào)用周期較短的子程序?qū)⒉荒軌虬丛O(shè)計要求被及時調(diào)用，從而影響 控制器的控制性能及響應(yīng)事件的實時性。我們以微型燃機控制系統(tǒng)pid控制子程序和串口通訊子程序為例 進行研究說明。系統(tǒng)要求每20ms調(diào)用1次pid控制子程序，執(zhí)行1次pid控制子程序的時間大約為2ms串口通訊子程序為每500ms執(zhí)行1次，執(zhí)行1次大約需要100ms串口通訊子程序一旦被主程 序調(diào)用執(zhí)行，在其執(zhí)行完畢前pid控制子程序?qū)o法被調(diào)用。 如何 既能夠使串口通訊子程序被執(zhí)行， 又能使pid控制子程序按設(shè)計要 求的20ms調(diào)用周期被實時調(diào)用？注意